Question

15．某班在探究“電流與電壓和電阻的關系”的實驗中，分成了兩大組進行實驗探究：

（1）甲實驗小組為了研究“電阻中的電流與電壓的關系”設計了如圖所示的電路．
a．請你指出他們在電路連接上的三處錯誤：①電壓表量程選大了，②電流表“+”“-”接線柱錯了，③滑動變阻器同時接上面兩個接線柱．
b．該實驗小組在器材選擇上有一個元件選擇是錯誤的，是燈泡，應換成定值電阻，理由是：燈泡電阻隨溫度變化而變化．

接入的電阻	R1	R2	R3	R4
電阻R/Ω	5Ω	10	15	20
電流I/A	1.00	0.50

（2）乙實驗小組探究為了“電阻中的電流與電阻的關系”特選擇了以下器材：學生電源、開關1個、滑動變阻器R₀一個、導線若干、四個定值電阻（R₁=5Ω、R₂=10Ω、R₃=15Ω、R₄=20Ω），但是由于粗心少領了一只電壓表，多領了一只電流表．同學們通過思考討論設計出了如圖2所示的電路圖，并進行了實驗（實驗之前老師特別強調他們注意用控制變量法）．實驗步驟如下：
a．先將各元件按電路圖正確連接，接入的定值電阻分別為R₁=5Ω、R₂=10Ω，調節(jié)滑動變阻器，讀出電流表的示數(shù)記如表：
b．把定值電阻R₂換成R₃，調節(jié)滑動變阻器使電流表A₁的示數(shù)保持1A不變，記下對應電流表A₂的示數(shù)，填入表格中（請你幫他們完整這一步的操作）；
c．再把R₃換成R₄，按上一步的操作進行調節(jié)，并記下對應電流表的示數(shù)，填入表格中；
d．分析數(shù)據(jù)得出結論：當電阻兩端電壓一定時，通過電阻的電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）實驗時電表應選擇適當?shù)牧砍�；電表正負接線柱不要接反；滑動變阻器應接一上一下兩個接線柱；探究電流與電壓的關系，應保持電阻阻值不變．
（2）探究電阻中的電流與電阻的關系時，需控制電阻兩端電壓不變，因此先根據(jù)表格中數(shù)據(jù)計算出通過R₁的電流，然后調節(jié)滑動變阻器，使電流表A₁的示數(shù)保持不變，再根據(jù)I=$\frac{U}{R}$求出電流表A₂的示數(shù)；運用控制變量法找出表格各物理量的關系．

解答 解：（1）a．由電路圖可知，電路存在以下錯誤：①電壓表量程選大了；②電流表“+”“-”接線柱錯了；③滑動變阻器同時接上面兩個接線柱，滑動變阻器接線柱接錯了．
b．探究電流與電壓的關系，應控制電阻阻值不變，由于燈泡電阻隨溫度變化而變化，不是定值，因此實驗時不能用燈泡做電阻，應更換成定值電阻．
（2）b．探究電阻中的電流與電阻的關系時，需控制電阻兩端電壓不變，因此調節(jié)滑動變阻器使電流表A₁的示數(shù)保持1A不變，此時電流表A₂的示數(shù)：I₂=$\frac{U}{{R}_{3}}$=$\frac{5Ω×1A}{15Ω}$=0.33A；如下表所示
c．當把R₃換成R₄時，電流表A₂的示數(shù)：I₂′=$\frac{U}{{R}_{4}}$=$\frac{5Ω×1A}{20Ω}$=0.25A，如下表所示

接入的電阻	R1	R2	R3	R4
電阻R/Ω	5Ω	10	15	20
電流I/A	1.00	0.50	0.33	0.25

d．分析表格中的數(shù)據(jù)可得出的結論：當電阻兩端電壓一定時，通過電阻的電流與電阻成反比．
故答案為：（1）a．①電壓表量程選大了；②電流表“+”“-”接線柱錯了；③滑動變阻器同時接上面兩個接線柱；b．燈泡；定值電阻；燈泡電阻隨溫度變化而變化；（2）b．調節(jié)滑動變阻器使電流表A₁ 的示數(shù)保持1A不變；d．當電阻兩端電壓一定時，通過電阻的電流與電阻成反比．

點評 本題考查了學生對電流表、電壓表和滑動變阻器正確使用的掌握情況，以及實驗前開關的狀態(tài)；側重考查了控制變量法的應用．小燈泡的電阻與溫度有關是解決本題的關鍵．